1、微流控生物反應器技術：

①  微流控生物反應器之關鍵技術 ——  微流控技術

微流控生物反應器之微流控技術是一種精確控制和操控微尺度流體， 以在微納米尺度空間中對流體進行操控為主要特征的科學技術，具有將生物、化學等實驗室的基本功能諸如樣品制備、反應、分離和檢測等縮微到一個幾平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大優(yōu)勢是多種單元技術在整體可控的微小平臺上靈活組合、規(guī)模集成。是一個涉及了工程學、物理學、化學、微加工和生物工程等領域的交叉學科。

微流控技術是MEMS技術在流體處理方面的一個重要分支，由于這一技術是生物芯片的基石，2003年被福布斯（Forbes）雜志評為影響人類未來15件最重要的發(fā)明之一。

 ②  微流控生物反應器之關鍵技術 ——  微流控芯片

微流控芯片(MicrofluidicChip) ，又稱為芯片實驗室(Lab-on-a-Chip)或生物芯片。是利用MEMS技術將一個大型實驗室系統(tǒng)縮微在一個玻璃或塑料基板上，從而復制復雜的生物學和化學反應全過程，快速自動地完成實驗。其特征是在微米級尺度構造出容納流體的通道、反應室和其它功能 部件，操控微米體積的流體在微小空間中的運動過程，從而構建完整的化學或生物實驗室。

這一技術將給基因、免疫、微生物和臨床化學等診斷領域帶來顛覆性突破，使威脅人類健康的諸多疾病如癌癥、心腦血管疾病的早期診斷和預防成為可能。生物芯片與生物靶向藥物的結合，推動臨床醫(yī)學全面走向個性化醫(yī)療診療。
③  微流控生物反應器之關鍵技術——  微流控芯片的制備

微流控芯片通過微細加工技術集成各種不同功能的單元，如微反應池、微泵、微閥、檢測單元等。微通道加工技術與以硅材料二維和淺深度加工為主的集成電路芯片不同。微流控芯片微通道的兩個重要指標是深寬比和微通道界面形狀。

深寬比指在基片上形成的微結構的深度特征與寬度特征之比，高深寬比結構加工難度較大。對于直接加工法，形狀特征與腐蝕的方向性有關，即各向同性或各向異性會形成不同的幾何形貌特征；對于復制加工方法，如熱模壓和模塑法等，微通道幾何形狀直接與模板形狀及加工工藝有關。
微流控芯片技術(Microfluidics)是把生物、化學、醫(yī)學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上， 自動完成分析全過程。由于它在生物、化學、醫(yī)學等領域的巨大潛力，已經發(fā)展成為一個生物、化學、醫(yī)學、流體、電子、材料、機械等學科交叉的嶄新研究領域。

2、微流控生物反應器的應用領域：

① 微流控檢測分析芯片是新一代即時診斷（point of care，POC）主流技術，可直接在被檢對像身邊提供快捷有效的生化指標，使現(xiàn)場檢測、診斷、治療（處置）成為一個連續(xù)過程；也包括正在崛起的單細胞分析和第二代、第三代基因測序技術。

② 微流控反應篩選芯片是迄今為止最重要的微反應器，在高通量藥物篩選，生物材料合成，單細胞分析，測序等領域顯示了巨大的潛力；

③ 微流控細胞/器官芯片是哺乳動物細胞及其微環(huán)境操控最重要技術平臺，可望部分替代小白鼠等模型動物， 用于驗證候選藥物，開展藥物毒理和藥理作用研究，實現(xiàn)個體化治療。

3、微流控生物反應器的前景：
        ① 我們曾在多個場合提及，微流控生物反應器是一種注定要被深度產業(yè)化的科學技術， 它很可能作為下一輪產業(yè)轉型的突破點之一，在相當程度上影響人類經濟和社會的發(fā)展。實際上，微流控芯片的第一輪產業(yè)化已在體外診斷領域啟動，特別是其中的即時診斷，即在病人身邊，或者置于家庭、社區(qū)、事故災害現(xiàn)場或資源匱乏地區(qū)的被檢對象身邊直接開展診斷的技術。

② 微流控生物反應器已被列入李克強總理批示通過的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，其中提及：體外診斷產品要突破微流控芯片、單分子檢測等關鍵技術，開發(fā)全自動核酸檢測系統(tǒng)等重大產品，研發(fā)一批重大疾病早期診斷和精確治療診斷試劑以及適合基層醫(yī)療機構的高精度診斷產品。受國家政策的驅動，下一輪產業(yè)化將要波及的有正在崛起的單細胞分析和第二代、第三代基因測序技術； 以及與之平行，正在急劇發(fā)展的用于超大規(guī)模和超高通量的藥物和其他材料篩選的液滴芯片技術，和用于制藥產業(yè)、個體化治療和化妝品產業(yè)等的組織-器官芯片技術。未來，微流控芯片還有望與半導體電子芯片技術深度對接，精準操控在平面上移動的成千上萬計的用作反應器的數(shù)字液滴，用于大規(guī)模測序中的文庫制備。

③ 中國的微流控生物反應器研究起步很早，規(guī)模很大，一直在國際上處于很重要的地位。僅我的學生中就已有二，三十位教授、副教授和公司的老總，他們正領導著各自的微流控芯片研究團隊或微流控芯片公司，活躍在全國各地。他們是中國第一代微流控芯片研究和開發(fā)隊伍的中堅力量，他們的工作和國內其他團隊的工作一起，構筑了中國微流控芯片研究和開發(fā)的核心基礎。隨著政府創(chuàng)新政策的推動和全民創(chuàng)新意識得增強，我國的微流控芯片產業(yè)將會進入一個重要的發(fā)展階段，并有望在世界范圍內扮演一個非常重要的角色。

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